1. факторы инициации IF-1 и IF-3 связываются с 30S субъединицей и позволяют ей взаимодействовать с IF-2, праймером формилметионин-тРНК (Fmet-тРНК).FMet ) и GTP.
Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/3/7
Транскрипция — это синтез РНК из матрицы ДНК. У эукариот транскрипция происходит в ядре, а также в митохондриях и пластидах (эти органеллы имеют свой собственный геном). Транскрипция включает синтез мРНК, тРНК и рРНК, которые непосредственно участвуют в синтезе белка, а также всех других типов клеточных РНК (siRNA, piRNA, Hyde RNA, small nuclear RNA и т.д.).
Перевод — это процесс синтеза белка в рибосомах, который происходит в цитоплазме клеток, а у эукариот также в митохондриях и хлоропластах.
Содержание
- 1 Транскрипция — синтез РНК на ДНК
- 2 Транскрипция у прокариот
- 3 Особенности транскрипции у эукариот. Процессинг и сплайсинг РНК
- 4 Роль рРНК, тРНК и иРНК в клетке
- 5 Трансляция
- 6 Рибосомы — машины для синтеза белка
- 7 Особенности рибосом прокариот, эукариот и органоидов
- 8 Этапы трансляции
Транскрипция (от лат. transcriptio — переписывание) — процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках.
Транскрипция катализируется ферментом ДНК-зависимой РНК-полимеразой. Процесс синтеза РНК протекает в направлении от 5′- к 3′- концу, то есть по матричной цепи ДНК РНК-полимераза движется в направлении 3′->5′.
Транскрипция — это первый шаг в экспрессии гена. Если ген кодирует белок, вторым шагом в его экспрессии является трансляция — синтез белка в рибосомах. Однако многие гены не кодируют белки. Это гены рРНК и тРНК, а также множество малых РНК, выполняющих регуляторные или ферментативные функции. Эти гены при экспрессии не транслируются, а только транскрибируются; сплайсинг (процессинг) РНК можно рассматривать как этап их экспрессии.
Транскрипция состоит из фаз инициации, элонгации и терминации.
Транскрипция у прокариот править
Почти все эукариотические гены имеют структуру экзон-центрон. Они содержат экзоны (области, которые кодируют белок или РНК) и расположенные между ними интроны — области, которые ничего не кодируют. Первичный текст, РНК, содержащая экзоны и интроны, считывается с ДНК во время транскрипции. Затем интроны удаляются во время сплайсинга.
Сплайсинг — это только один из этапов обработки РНК. Процессинг — это совокупность процессов в эукариотических клетках, которые приводят к преобразованию первичного транскрипта РНК в зрелую РНК. Например, во время процессинга иРНК происходит кэппинг и полиаденилирование иРНК (см. ниже).
Структура зрелой эукариотической РНК. После обработки иРНК содержит 5′ кэп, 5′ некодирующую область (UTR), кодирующий домен (CDS), 3′ некодирующую область (UTR) и поли-А хвост.
- 1 Анимация «Жизненный цикл мРНК эукариот» (англ. текст)
- 2 Анимация «Сплайсинг мРНК» (англ. ткст)
Активация аминокислот
Активация аминокислот необходима, поскольку только в таком состоянии они могут связываться с тРНК и впоследствии образовывать пептидные связи между собой.
Свободные (несвязанные) аминокислоты всегда присутствуют в цитоплазме клеток. Специальные ферменты превращают аминокислоту в присутствии АТФ в аминоациладенил, который уже способен связываться с тРНК.
Существует класс ферментов, называемых аминоацил-тРНК-синтетазами, которые активируют аминокислоты, используя энергию АТФ. Каждая аминокислота активируется своим ферментом и затем связывается только со своей тРНК. С тРНК образуется комплекс аминокислот, который называется аминоацил-тРНК (аа-тРНК).
Инициация трансляции
Инициация трансляции включает следующие последовательные этапы, в которых участвуют факторы инициации:
- Присоединение 5′-конца мРНК к малой субъединице рибосомы. При этом стартовый кодон (AUG) размещается в недостроенном (из-за отсутствия большой субъединицы) P-сайте рибосомы.
- Комплекс аа-тРНК с соответствующим антикодоном присоединяется к стартовому кодону мРНК. У эукариот кодон AUG кодирует аминокислоту метионин, у прокариот — формил-метионин. Позже эти стартовые аминокислоты вырезаются из готового полипептида.
- Происходит объединение субъединиц рибосом, в результате чего достраиваются их P- и A-сайты.
Таким образом, на этапе инициации рибосома распознает инициирующий кодон и готовится начать синтез.
Связывание между рибосомой и мРНК является обратимым, мРНК может быть освобождена от рибосомы после синтеза полипептида. Затем мРНК повторно используется или разрушается специфическими ферментами.
Стартовый кодон AUG отличается от других подобных кодонов в середине мРНК тем, что ему предшествует шапка и определенные последовательности нуклеотидов. Они идентифицируют AUG как инициирующий кодон. (Это особенно верно для эукариот).
Элонгация трансляции
На этом этапе происходит прямой синтез полипептидной цепи. Процесс удлинения состоит из нескольких циклов. Цикл элонгации — это добавление одной аминокислоты к растущей полипептидной цепи.
Уже на стадии инициации Р-сайт рибосомы занят первой тРНК, которая несет аминокислоту метионин. В первом цикле элонгации второй комплекс аа-тРНК входит в А-область рибосомы. Это тРНК, антикодон которой комплементарен следующему (после первого кодона AUG).
Позиции A(аминоацил) и P(пептидил) позиционируют комплексы aa-тРНК таким образом, что между аминокислотами происходит химическая реакция и образуется пептидная связь.
Затем первая тРНК (расположенная в Р-области) освобождается от своей аминокислоты. Поэтому последняя связана со второй аминокислотой только через пептидную связь. Вторая аминокислота связывается со второй тРНК, которая расположена в области А.
Рибосома движется в триплете вдоль цепи мРНК. В результате первая тРНК помещается на Е-сайт (выход) рибосомы, а затем покидает ее. Вторая тРНК, связанная двумя аминокислотами, перемещается в Р-сайт; А-сайт освобождается для входа третьего комплекса аа-тРНК.
Последующие циклы элонгации проходят аналогично первому. Когда участок А освобождается, туда может попасть aa-trnA, чей антикодон комплементарен кодону мРНК, находящейся в участке А.
Процесс биосинтеза белка в клетке этапы, трансляция, транскрипция, генетический код (Таблица)
Биосинтез белка — это процесс, состоящий из нескольких этапов синтеза и созревания белка, который происходит в живых организмах. В биосинтезе белка есть два основных этапа: синтез полипептидной цепи из аминокислот, который происходит в рибосомах при участии молекул и-РНК и т-РНК (трансляция), и посттрансляционные модификации полипептидной цепи. Процесс биосинтеза белка требует значительного количества энергии. Синтез конкретного белка определяется участком ДНК (геномом) с определенной последовательностью нуклеотидов.
Генетическая информация, заложенная в ДНК, наследуется путем репликации (дублирования). Генетическая информация, записанная в виде последовательности ДНК, в процессе транскрипции переписывается в нуклеотидную последовательность РНК, которая, в свою очередь, определяет аминокислотную последовательность соответствующей белковой молекулы. Из-за ядерной оболочки в клетках человека (и других эукариот) процессы транскрипции и трансляции происходят в разных структурах и разделены во времени.
Биосинтез белка этапы таблица
Этапы биосинтеза белка
Описание этапов
синтез и-РНК (происходит в ядре клетки)
Транскрипция — это синтез молекулы РНК с последовательностью оснований, комплементарной сегменту ДНК; информация гена ДНК транскрибируется в и-РНК. Молекула и-РНК несет информацию только одного гена. Ген — это участок ДНК, состоящий из нескольких сотен нуклеотидов, который содержит информацию о структуре белка. Из одного гена может «транскрибироваться» несколько молекул и-РНК. Они обрабатываются в ядре клетки, а затем транспортируются из ядра в цитоплазму, где выполняют свои функции.
В клетках существует три типа РНК:
Информационная (и-РНК) — несет информацию о нуклеотидной последовательности ДНК в рибосомах.
Рибосомальная (р-РНК) образует малую и большую субъединицы рибосомы в комплексе с рибосомальными белками. Рибосомы собираются из этих субъединиц в присутствии цитоплазматических факторов инициации и зрелой и-РНК.
Транспортная (т-РНК) — выполняет двойную функцию: связывает молекулу аминокислоты, переносит ее к рибосоме и распознает триплет, соответствующий этой аминокислоте в молекуле и-РНК.
Связывание аминокислот с молекулами т-РНК (в цитоплазме).
Т-РНК состоит из 70-80 нуклеотидов. В цепи т-РНК имеются комплементарные нуклеотидные соединения. Когда они соединяются вместе, они прилипают друг к другу и образуют структуру, напоминающую клеверный лист. Конкретная аминокислота прикреплена к «стеблю», а закодированный нуклеотидный триплет, соответствующий конкретной аминокислоте, находится на «кончике». Для каждой из 20 аминокислот существует своя т-РНК.
Сборка белков» (происходит в рибосомах).
И-РНК из ядра поступает к рибосомам; многие рибосомы одновременно находятся в одной молекуле и-РНК. Этот кластер называется полирибосомой, которая позволяет одновременно синтезировать большое количество одинаковых белковых молекул. Т-РНК со связанными с ней аминокислотами приближается к рибосомам и своим кодирующим концом касается нуклеотидного триплета и-РНК, которая в этот момент проходит мимо рибосомы. Если закодированный триплет т-РНК комплементарен триплету и-РНК, который в данный момент находится в рибосоме, аминокислота отщепляется от т-РНК и входит в белок, а рибосома «поднимается» на триплет выше и-РНК. После доставки аминокислоты т-РНК покидает рибосому и заменяется другой, содержащей другую аминокислоту; это следующее звено в строящейся молекуле белка. Трансляция — это передача информации о структуре белка (последовательности расположенных аминокислот) от гена ДНК к и-РНК. Когда синтез молекулы белка завершен, рибосома покидает и-РНК, полученный белок поступает в ЭПС и через нее в другие части клетки, а рибосома входит в другую и-РНК и принимает участие в синтезе другого белка
Кодон — три азотистых основания (триплеты) в РНК или ДНК.
Схема процесса биосинтеза белка
ДНК состоит из генов (определенных последовательностей оснований, которые кодируют конкретные белки), регуляторов (гены, которые включаются и выключаются) и некодирующих последовательностей — больших участков с неясной функцией (избыточная ДНК).
Генетический код основан на триплетах или кодонах — три нуклеотида определяют привязку аминокислоты к полипептидной цепи.
